鋼筋混凝土框架節點區外加鋼板及鋼絲網包裹加強結構及制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種鋼筋混凝土框架節點區外加鋼板及鋼絲網包裹的加強結構及制備方法，屬于鋼筋混凝土梁柱節點區抗震性能加強領域。本發明在原梁柱節點基礎上，將柱節點上下兩部分，柱截面的四個角部外加L型鋼板，采用電阻點焊將鋼板與柱節點鋼筋籠固定；并在鋼板外側包裹一層的鋼絲網，用扎絲將鋼筋網固定于柱節點鋼筋籠上，與L型鋼板共同構成節點加強結構。該形式中，鋼板及鋼絲網不僅能夠對混凝土提供良好的約束作用，還能夠防止角部混凝土在斜向地震作用下過早的開裂、脫落；同時鋼板與鋼絲網能分擔節點區的部分彎矩及剪力，可以在一定程度上提高節點的正截面及斜截面承載力和延性等抗震性能。
【專利說明】鋼筋混凝土框架節點區外加鋼板及鋼絲網包裹加強結構及制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鋼筋混凝土框架節點區外加鋼板及鋼絲網包裹的加強結構及制備方法，屬于鋼筋混凝土柱抗震性能加強領域。
【背景技術】
[0002]地震動具有多維性，它對結構及其構件的作用是空間的，因此將結構簡化成平面模型并只考慮單向地震動作用的彈塑性分析，不能全面反映和揭示結構地震反的本質。我國《建筑抗震設計規范》(GB50011-2010) 5.1.1條第I項規定:一般情況下，至少在建筑結構的兩個主軸方向分別計算水平地震作用，各方向的水平地震作用由該方向抗側力構件承擔。現行設計規范僅是沿兩個主軸方向單獨的、分別進行抗震設計和節點“強柱弱梁”的校核，并沒有考慮地震動輸入的多維性，這就有可能導致在X (或Y)向單方向按照“強柱弱梁”設計的結構，在多維地震作用時卻無法實現“強柱弱梁”的設計目標，導致鋼筋混凝土梁柱節點，柱節點的破壞先于梁節點的破壞，最終導致結構發生整體倒塌。鑒于此，我們采取了適當的加強方法，來提高多維地震作用下鋼筋混凝土梁柱節點中的柱節點的承載力，增加其延性，提高其耗能能力。
【發明內容】
[0003]本發明目的在于針對上述鋼筋混凝土梁柱節點在多維地震作用下，抗震性能較弱等問題，提供一種多維地震作用下，提高鋼筋混凝土梁柱節點抗震性能的加強方法，可以在保證梁柱節點“強柱弱梁”破壞機制如設計所要求，如實發生。
[0004]一種鋼筋混凝土框架節點區外加鋼板及鋼絲網包裹加強結構，包括鋼筋籠，其由鋼筋混凝土柱縱筋1、箍筋2相互綁扎固定而成；其特征在于:還包括加強結構，其由鋼絲網
3、L型鋼板4、限位墊塊5和扎絲6所組成；所述的加強結構是指:在梁柱節點區，柱節點的上端及下端四角，局部外包L型鋼板4，L型鋼板沿柱高方向的高度為H ;對于柱節點上部，L型鋼板的下邊緣與框架節點中梁截面的上邊緣重合；對于柱節點的下部，L型鋼板的上邊緣與框架節點中梁截面的下邊緣重合；凡是L型鋼板與鋼筋籠縱筋與箍筋交點接觸處，都進行電阻點焊；在固定有L型鋼板的柱節點上下端，外側包裹鋼絲網3，鋼絲網與L型鋼板同高，在柱的任一個角的位置處彎折搭接，并在無鋼板處，用扎絲6將其與鋼筋籠進行綁扎連接、位置固定，鋼絲網及鋼筋籠內部澆筑有混凝土；在鋼絲網與鋼板無接觸處，設置限位墊塊5，限位墊塊預先留有供扎絲通過的孔洞，以便將其與鋼筋籠、鋼絲網，通過扎絲固定在一起；鋼絲網及L型鋼板都做鍍鋅防腐處理；鋼絲網外側有保護層，保護層厚度從鋼絲網外表面算起。
[0005]進一步，其特征在于:所述L型鋼板，是指橫截面為L型的鋼板，其沿柱高方向的高度為H，H取1.5h及500mm兩者的較大值，h為鋼筋混凝土柱橫截面高度山型鋼板橫截面的短邊長為(1/4?1/3) b，b為鋼筋混凝土柱橫截面寬度；L型鋼板橫截面的長邊長(1/4?1/3) h ;L型鋼板的厚度為5mm?15mm;鋼板的規格，保證其鋼材抗拉強度及抗壓強度設計值與柱縱筋抗拉強度及抗壓強度設計值相近，且不得低于Q235鋼材；
[0006]進一步,其特征在于:所述鋼絲網保護層厚度為a, a為5mm?IOmm ；
[0007]進一步，其特征在于:所述鋼絲網，其長度為2(h-2a)+2(b_2a)+c，c為鋼絲網重疊長度，為L型鋼板長邊長與200mm之和；
[0008]進一步，其特征在于:所述鋼絲網規格，其直徑為0.5mm?2mm，網眼規格為IOmm?20mm，以便與混凝土石料的尺寸相符合。鋼絲網的強度，保證其單絲極限抗拉強度不低于300N/mm2 ；
[0009]進一步，其特征在于:所述限位墊塊，相鄰限位墊塊之間沿構件橫截面邊長方向的橫向間距及沿柱長方向的縱向間距都不超過300mm ;且墊塊的厚度與L型鋼板厚度相同，防止鋼絲網包裹出現不平整，導致強度不一致；
[0010]所述的一種鋼筋混凝土框架節點區外加鋼板及鋼絲網包裹加強結構及制備方法，其特征在于步驟如下:
[0011]步驟一:鋼筋籠成型:根據鋼筋混凝土框架節點區鋼筋布置圖，將柱縱筋、箍筋綁扎成型，形成鋼筋籠；
[0012]步驟二:鋼板安裝；將八塊鍍鋅防腐處理后的L型鋼板固定在梁柱節點中，柱節點的上下兩端的四個角部，對于柱節點上部，L型鋼板的下邊緣與梁柱節點中梁截面的上邊緣重合；對于柱節點的下部，L型鋼板的上邊緣與梁柱節點中的梁截面的下邊緣重合；節點上下部分的鋼板尺寸一致；凡是L型鋼板與鋼筋籠縱筋和箍筋交點接觸處，都進行電阻點焊；L型鋼板安裝、固定完成；
[0013]步驟三:限位墊塊就位:將限位墊塊按照設計位置與沒有鋼板處的鋼筋籠進行綁扎固定，形成墊塊骨架；限位墊塊上預留有扎絲孔，便于將限位墊塊與鋼筋籠及鋼絲網進行綁扎；
[0014]步驟四:鋼絲網安裝:將鍍鋅處理后的鋼絲網，包裹于L型鋼板及墊塊骨架外側；其起點為柱的任一角邊，依次向其余三個角邊進行包裹，并在其余三個角邊處進行彎折，最終鋼絲網包裹回位至起點，并繼續重疊包裹，重疊處長度為L型鋼板長邊長與200mm之和；將鋼絲網、鋼筋籠、限位墊塊通過扎絲綁扎固定在一起，首先綁扎重疊部分，該部分綁扎間距不得超過100mm，其他部分綁扎間距為IOOmm?200mm ;在包裹的過程中，施加拉力，保證鋼絲網是繃緊的狀態；鋼絲網安裝完成；
[0015]步驟五:對上述鋼筋混凝土框架節點區外加鋼板及鋼絲網包裹加強結構進行支模、燒筑混凝土、養護后，加強結構完全成型。
[0016]本發明具有以下優點:
[0017]1、加強效果好。未進行加強措施時，大量的震害都表明，鋼筋混凝土梁柱節點在多維地震作用下，“強柱弱梁”破壞機制容易失效，梁柱節點中，柱節點破壞先于梁節點，導致結構發生整體倒塌。經過外加鋼板及鋼絲網包裹加強結構后，柱節點上下四角處的L型鋼板，增強了多維地震作用下，對節點的保護作用，且外裹的鋼絲網，對節點處的混凝土起到了很好的約束作用，提高了該部分節點區的混凝土受力強度；并防止混凝土提前脫落，延緩了節點區裂縫的產生和延伸；提高了梁柱節點的正截面承載力、斜截面承載力和延性，使之具有較好的抗震性能。[0018]2、受力合理。鋼筋混凝土框架梁柱節點中，柱節點上下部分所加強的L型鋼板，有效的分擔了原梁柱節點處柱節點的正截面承載力和斜截面承載力，可經受住多維地震作用從各個方向，包括了原來未加強結構單向設計的方向，作用過來的地震力；鋼絲網也對該節點區域的正截面及斜截面承載力起到了一定的貢獻，并在很大程度上約束了該節點區域混凝土的開裂及延緩了鋼筋混凝土部分進入塑性階段，大大提高和改善了鋼筋混凝土梁柱節點，柱節點上下區域的受力性能。
[0019]3、經濟實用。該鋼筋混凝土框架節點外加鋼板及鋼絲網包裹的加強結構，鋼板厚度較薄，鋼絲網價格便宜，設計經濟合理，并由于預先對鋼板及鋼絲網進行了鍍鋅防銹處理，增強了該加強結構的耐腐蝕性，提高了構件的耐久性。
[0020]4、施工簡單、整體性好。無須任何額外的施工方法，僅增加了 L型鋼板固定及鋼絲網包裹的過程，易于施工，過程簡單，且不影響施工進度。在鋼筋籠、鋼板網綁扎完成后，一次澆筑混凝土成型，使鋼筋、鋼板網與混凝土牢固的粘接在一起，相互傳遞內力，具有較好的整體性。
[0021]本發明作為多維地震作用下鋼筋混凝土框架節點的一種有效加強方式，是對現有研究的有力完善，將有很好的前景。
[0022]下面通過附圖和實施例對本發明方案做進一步的詳細描述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為本發明鋼筋混凝土框架節點鋼筋綁扎立面示意圖。
[0024]圖2為圖1中A-A剖面立面圖。
[0025]圖3為圖1中B-B剖面平面圖。
[0026]圖4為圖2中C-C剖面電阻點焊鋼板平面展開示意圖。
[0027]其中1.鋼筋混凝土柱縱筋、2.鋼筋混凝土柱箍筋、3.鋼絲網、4.L型鋼板、5.限位墊塊、6.扎絲。
[0028]在圖2中，為保證能夠清楚看見電阻點焊及扎絲綁扎的效果，將其后部鋼板的投影圖忽略，實際同圖1中鋼板的表示形式一致，為整個黑色的填充面。
【具體實施方式】
[0029]一種鋼筋混凝土框架節點區外加鋼板及鋼絲網包裹加強結構，包括鋼筋籠，其由鋼筋混凝土柱縱筋1、箍筋2相互綁扎固定而成；其特征在于:還包括加強結構，其由鋼絲網
3、L型鋼板4、限位墊塊5和扎絲6所組成；所述的加強結構是指:在梁柱節點區，柱節點的上端及下端四角，局部外包L型鋼板4，L型鋼板沿柱高方向的高度為H，H取1.5h及500mm兩者的較大值，h為鋼筋混凝土柱橫截面高度；對于柱節點上部，L型鋼板的下邊緣與框架節點中梁截面的上邊緣重合；對于柱節點的下部，L型鋼板的上邊緣與框架節點中梁截面的下邊緣重合；凡是L型鋼板與鋼筋籠縱筋與箍筋交點接觸處，都進行電阻點焊；在固定有L型鋼板的柱節點上下端，外側包裹鋼絲網3，鋼絲網與L型鋼板同高，在柱的任一個角的位置處彎折搭接，并在無鋼板處，用扎絲6將其與鋼筋籠進行綁扎連接、位置固定，鋼絲網及鋼筋籠內部澆筑有混凝土 ；在鋼絲網與鋼板無接觸處，設置限位墊塊5，限位墊塊預先留有供扎絲通過的孔洞，以便將其與鋼筋籠、鋼絲網，通過扎絲固定在一起；鋼絲網及L型鋼板都做鍍鋅防腐處理；鋼絲網外側有保護層，保護層厚度從鋼絲網外表面算起。
[0030]1、基本要求
[0031]1.1、被加強的鋼筋混凝土框架節點的現場檢測混凝土強度等級不低于C25。
[0032]1.2、長期使用的環境溫度不超過60°C，相對濕度不大于70%且無化學腐蝕和高濕高溫。
[0033]1.3、鋼筋混凝土框架節點區外加鋼板及鋼絲網包裹加強結構要求保護層厚度從鋼絲網外表面開始計算，以保證L型鋼板、鋼絲網與混凝土的有效連接性；
[0034]2、施工準備
[0035]2.1、學習設計圖紙，編制詳細施工方案及加強細部大樣圖等。
[0036]2.2、鋼筋混凝土框架節點鋼筋籠綁扎成型。
[0037]2.3、選取合適的L型鋼板型號。
[0038]2.4、選取合適的電阻點焊焊條型號。
[0039]2.5、選取合適的鋼絲網型號。
[0040]3、施工工藝流程
[0041]施工準備一標定位置一綁扎固定一加強構件定位成型一整體定型一圍護。
[0042]4、操作要點
[0043]4.1、鋼筋籠成型:根據鋼筋混凝土框架節點區鋼筋布置圖，將柱節點縱筋1、箍筋2等綁扎成型，形成鋼筋籠。
[0044]4.2、選取鋼板:L型鋼板的規格，保證其抗拉強度及抗壓強度與柱縱筋強度相近，且不得低于Q235鋼材；L型的鋼板，其沿柱高方向的高度為H，H取1.5h及500mm兩者的較大值，h為鋼筋混凝土柱橫截面高度；L型鋼板橫截面的短邊長為(1/4?1/3) b，b為鋼筋混凝土柱橫截面寬度山型鋼板橫截面的長邊長(1/4?1/3) h ;L型鋼板的厚度為5mm?15mm。
[0045]4.3、選取電阻點焊焊條型號:電阻點焊的焊條型號與L型鋼板的型號、柱縱筋及箍筋型號相對，且不得低于E43型焊條，當鋼板型號、柱縱筋、箍筋強度相差較大時，以強度較低者進行焊條型號的選取。
[0046]4.4、選取鋼絲網:鋼絲網規格,其直徑為0.5mm?2mm,網眼規格為IOmm?20mm ;鋼絲網的強度，保證其單絲極限抗拉強度不低于300N/mm2。
[0047]4.5、L型鋼板及鋼絲網表面處理:為防止L型鋼板及鋼絲網生銹，削弱加強效果，對L型鋼板及鋼絲網進行防銹處理；首先用丙酮對L型鋼板及鋼絲網表明進行除銹工作，然后進行鍍鋅防銹處理。
[0048]4.6、鋼板安裝:選取合適的L型鋼板型號及尺寸后，將L型鋼板定位，鋼板的位置為:梁柱節點中，柱節點的上下兩端的四個角部，對于柱節點上部，L型鋼板的下邊緣與梁柱節點中梁截面的上邊緣重合；對于柱節點的下部，L型鋼板的上邊緣與梁柱節點中的梁截面的下邊緣重合；節點上下部分的鋼板尺寸一致；凡是L型鋼板與鋼筋籠縱筋和箍筋交點接觸處，都進行電阻點焊；L型鋼板安裝、固定完成。
[0049]4.7、限位墊塊就位:將限位墊塊按照設計位置與沒有鋼板處的鋼筋籠進行綁扎固定，形成墊塊骨架；限位墊塊上預留有扎絲孔，便于將限位墊塊與鋼筋籠及鋼絲網進行綁扎；相鄰限位墊塊之間沿構件橫截面邊長方向的橫向間距及沿柱長方向的縱向間距都不超過300mm ;且墊塊的厚度與L型鋼板厚度相同。
[0050]4.8、鋼絲網安裝:L型鋼板定位后，將鍍鋅處理后的鋼絲網，包裹于L型鋼板及墊塊骨架外側；鋼絲網高度與L型鋼板同高，其長度為2(h-2a)+2(b_2a)+c，c為鋼絲網重疊長度，為L型鋼板長邊長與200mm之和；其起點為柱的任一角邊，依次向其余三個角邊進行包裹，并在其余三個角邊處進行彎折，最終鋼絲網包裹回位至起點，并繼續重疊包裹，重疊處長度為L型鋼板長邊長與200mm之和；將鋼絲網、鋼筋籠、限位墊塊通過扎絲綁扎固定在一起，首先綁扎重疊部分，該部分綁扎間距不得超過100mm，其他部分綁扎間距為IOOmm?200mm ;在包裹的過程中，施加拉力，保證鋼絲網是繃緊的狀態；
[0051]4.9、加強型結構成型與支模、澆筑與振搗:對上述鋼筋混凝土框架節點區外加鋼板及鋼絲網包裹加強結構進行支模、澆筑混凝土、養護后，加強結構完全成型；將混凝土澆筑到模板內并進行振搗，直至密實。振搗棒不得觸動鋼筋、L型鋼板以及鋼絲網。
[0052]以上所述，僅為本發明的其中一種實施例，也可以用于其他構件多維地震作用下，鋼筋混凝土框架節點抗震性能加強的一種方法。凡是根據本發明技術實質對以上實施例做的任何修改、變更或等效結構變化，均屬于本發明技術方案的保護范圍。
【權利要求】
1.一種鋼筋混凝土框架節點區外加鋼板及鋼絲網包裹加強結構，包括鋼筋籠，其由鋼筋混凝土柱縱筋(I)、箍筋(2)相互綁扎固定而成；其特征在于:還包括加強結構，其由鋼絲網(3)、L型鋼板(4)、限位墊塊(5)和扎絲(6)所組成；所述的加強結構是指:在梁柱節點區，柱節點的上端及下端四角，局部外包L型鋼板(4);對于柱節點上部，L型鋼板的下邊緣與框架節點中梁截面的上邊緣重合；對于柱節點的下部，L型鋼板的上邊緣與框架節點中梁截面的下邊緣重合；凡是L型鋼板與鋼筋籠縱筋與箍筋交點接觸處，都進行電阻點焊；在固定有L型鋼板的柱節點上下端，外側包裹鋼絲網(3)，鋼絲網與L型鋼板同高，在柱的一個角的位置處彎折搭接，并在無鋼板處，用扎絲(6)將其與鋼筋籠進行綁扎連接、位置固定，鋼絲網及鋼筋籠內部澆筑有混凝土 ；在鋼絲網與鋼板無接觸處，設置限位墊塊(5)，限位墊塊預先留有供扎絲通過的孔洞，以便將其與鋼筋籠、鋼絲網，通過扎絲固定在一起；鋼絲網及L型鋼板都做鍍鋅防腐處理；鋼絲網外側有保護層，保護層厚度從鋼絲網外表面算起。
2.根據權利要求1所述的一種鋼筋混凝土框架節點區外加鋼板及鋼絲網包裹加強結構，其特征在于:所述L型鋼板，是指橫截面為L型的鋼板，其沿柱高方向的高度為H，H取1.5h及500mm兩者的較大值，h為鋼筋混凝土柱橫截面高度；L型鋼板橫截面的短邊長為(1/4~1/3) b，b為鋼筋混凝土柱橫截面寬度山型鋼板橫截面的長邊長(1/4~1/3) h ;L型鋼板的厚度為5mm~15mm ;鋼板的規格不得低于Q235鋼材。
3.根據權利要求1所述的一種鋼筋混凝土框架節點區外加鋼板及鋼絲網包裹加強結構，其特征在于:所述鋼絲網保護層厚度為a, a為5mm~10mm。
4.根據權利要求1所述的一種鋼筋混凝土框架節點區外加鋼板及鋼絲網包裹加強結構，其特征在于:所述鋼絲網，其長度為2 (h-2a) +2 (b-2a) +c, c為鋼絲網重疊長度，為L型鋼板長邊長與200mm之和。
5.根據權利要求1所述的一種鋼筋混凝土框架節點區外加鋼板及鋼絲網包裹加強結構，其特征在于:所述鋼絲網規格，其直徑為0.5mm~2mm,網眼規格為IOmm~20mm ;鋼絲網的強度，保證其單絲極限抗拉強度不低于300N/mm2。
6.根據權利要求1所述的一種鋼筋混凝土框架節點區外加鋼板及鋼絲網包裹加強結構，其特征在于:所述限位墊塊，相鄰限位墊塊之間沿構件橫截面邊長方向的橫向間距及沿柱長方向的縱向間距都不超過300mm ;且墊塊的厚度與L型鋼板厚度相同。
7.根據權利要求1所述的一種鋼筋混凝土框架節點區外加鋼板及鋼絲網包裹加強結構的制備方法，其特征在于步驟如下: 步驟一:鋼筋籠成型:根據鋼筋混凝土框架節點區鋼筋布置圖，將柱縱筋、箍筋綁扎成型，形成鋼筋籠； 步驟二:鋼板安裝；將八塊鍍鋅防腐處理后的L型鋼板固定在梁柱節點中，柱節點的上下兩端的四個角部，對于柱節點上部，L型鋼板的下邊緣與梁柱節點中梁截面的上邊緣重合；對于柱節點的下部，L型鋼板的上邊緣與梁柱節點中的梁截面的下邊緣重合；節點上下部分的鋼板尺寸一致；凡是L型鋼板與鋼筋籠縱筋和箍筋交點接觸處，都進行電阻點焊；L型鋼板安裝、固定完成； 步驟三:限位墊塊就位:將限位墊塊按照設計位置與沒有鋼板處的鋼筋籠進行綁扎固定，形成墊塊骨架；限位墊塊上預留有扎絲孔，便于將限位墊塊與鋼筋籠及鋼絲網進行綁扎；步驟四:鋼絲網安裝:將鍍鋅處理后的鋼絲網，包裹于L型鋼板及墊塊骨架外側；其起點為柱的任一角邊，依次向其余三個角邊進行包裹，并在其余三個角邊處進行彎折，最終鋼絲網包裹回位至起點，并繼續重疊包裹，重疊處長度為L型鋼板長邊長與200mm之和；將鋼絲網、鋼筋籠、限位墊塊通過扎絲綁扎固定在一起，首先綁扎重疊部分，該部分綁扎間距不得超過100mm，其他部分綁扎間距為IOOmm~200mm ;在包裹的過程中，施加拉力，保證鋼絲網是繃緊的狀態；鋼絲網安裝完成； 步驟五:對上述鋼筋混凝土框架節點區外加鋼板及鋼絲網包裹加強結構進行支模、澆筑混凝土、養護后，加強結構完全成型。
【文檔編號】E04G21/00GK103541437SQ201310518316
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月28日 優先權日:2013年10月28日
【發明者】李振寶, 宋坤 申請人:北京工業大學